Sistemas-Operacionais - Gerencia de Memoria

1. Sistemas
Operacionais
(Parte 3)
PROF SILVANO OLIVEIRA
prof.silvano.oliveira@gmail.com

2. Ementa da disciplina
 Estruturas de Sistemas operacionais;
 Sistemas multiprogramáveis;
 Gerência de processos;
 Gerência de memória física;
 Gerência de memória virtual;
 Gerência de sistemas de arquivos;
 Gerenciamento de dispositivos;
 Segurança e proteção;
 Introdução aos sistemas operacionais distribuídos.
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3. Bibliografia básica
 Sistemas operacionais: Projeto e
implementação. Andrew S. Tanenbaum; Albert
S. Woodhull;
 Sistemas operacionais: Conceitos e aplicações.
Abraham Sílberschatz; Peter Galvin; Greg
Gagne;
 Arquitetura de sistemas operacionais. Francis B.
Machado, Luiz Paulo Maia.
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4. Gerência de memória 4
Sistema
operacional
Gerência do
processador
Gerência de
memória
Gerência de
dispositivos
Gerência de
arquivos
Interface
gráfica
Gerência de
proteção
Outros
suportes
Suporte de
rede

5. Gerência de memória
 Historicamente a memória principal sempre foi
vista como um recurso escasso e caro;
 Preocupação dos projetistas: desenvolver
sistemas operacionais que não ocupassem
muito espaço na memória e ao mesmo tempo
otimizassem a utilização dos recursos;
 Mesmo com o barateamento do hardware, o
gerenciamento de memória constitui um dos
principais módulos do sistema operacional.
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6. Gerência de memória
Principais funções do módulo de
gerenciamento de memória:
Alocar memória para os processos;
Desalocar memória dos processos;
Gerenciar troca entre memória
principal e secundária.
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7. Gerência de memória 7

8. Gerência de memória
 Proporção de tamanho e tempo de acesso
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9. Gerência de memória 9

10. Gerência de memória
Gerenciamento da memória é a
ferramenta utilizada para permitir aos
programas em execução utilizarem a
memória do computador para
armazenar
Instruções;
Dados que serão manipulados.
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11. Gerência de memória
 Principais objetivos a serem alcançados na gerência de
memória
 Disponibilizar área de armazenamento para processos
executarem;
 Proteger execução dos processos contra possíveis falhas;
 Criar ambiente de execução com desempenho satisfatório;
 Compartilhamento de memória entre processos
(comunicação);
 Acesso transparente de memória por desenvolvedores.
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12. Gerência de memória
Gerenciamento básico de memória
Primeiros sistemas operacionais;
Monoprogramáveis;
ALOCAÇÃO CONTÍGUA;
Memória principal dividia entre o
sistema operacional e o programa em
execução.
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13. Alocação contígua 13
Memória
Sistema
Operacional
Programa do
usuário
• Processo tem acesso a
toda a memória;
• Sistemas
monoprogramáveis

14. Gerência de memória
 Maioria dos sistemas operacionais são
multiprogramáveis – mais de 1 processo;
 Forma mais simples:
 Divisão da memória principal em partições estáticas;
 Tamanhos definidos;
 Tamanhos estabelecidos na inicialização do sistema
operacional;
 ALOCAÇÃO PARTICIONADA ESTÁTICA ou
ALOCAÇÃO FIXA.
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15. Alocação fixa
Processo é colocado em uma fila na
entrada de cada partição;
Escolha da partição: menor partição
capaz de armazená-lo;
Caso o processo não ocupe o
espaço total de sua partição, o
restante é inutilizado.
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16. Alocação fixa 16

17. Alocação fixa
 Problemas:
 Filas com grande quantidade de processos
enquanto outras filas vazias ou com poucos
processos;
 Espaço desperdiçado nas partições.
 Exemplo: Partição 4 com 3 processos e
partição 2 vazia (imagem anterior).
 Como resolver?
 Implementar o método com uma fila única.
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18. Alocação fixa com fila única 18
• Quando determinada
partição está livre, o
mais próximo do início
da fila que melhor se
ajusta à essa partição
é carregado.

19. Alocação fixa com fila única
Problemas
Grande desperdício de memória;
Processo pode ocupar somente um
pequeno pedaço de uma partição;
Restante da partição fica inutilizado.
Como resolver?
Alocação com partições variáveis.
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20. Alocação com partes variáveis
 Tamanho das partições ajustado
dinamicamente quando os processos chegam
na memória;
 O processo utilizará um espaço de memória
necessário, tornando sua partição;
 Não há mais problemas de fragmentação
interna na partição, pois serão definidas a partir
da quantidade total alocada pelo processo.
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21. Alocação com partições variáveis 21

22. Alocação com partições variáveis
 Processos definem o tamanho de sua partição
ao chegarem na memória;
 Quando não há mais espaço disponível, o
processo mais “antigo” na memória é retirado
para dar espaço para o próximo.
 O processo de retirar um processo de memória,
atualizar em disco e colocar outro processo no
lugar é chamado de TROCA.
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23. Alocação com partições variáveis
 A TROCA consiste em trazer um processo inteiro,
executá-lo temporariamente e então devolve-lo ao
disco;
 Isso acontece quando a memória principal
disponível é insuficiente para manter todos os
processos carregados
 Todos os processos na memória principal seria a solução
ótima.
 Outra estratégia que permite que apenas parte do
programa fique em memória principal: Memória virtual.
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24. Alocação com partições variáveis
 Mais flexível que o método com partição estática;
 Flexibilidade complica a tarefa de alocar e desalocar a
memória;
 Complica o monitoramento da memória utilizada;
 Os espaços alocados não são mais fixos, por isso não há como
saber antecipadamente a quantidade de memória utilizada.
 Há 2 formas de monitorar a memória utilizada
 Mapa de bits;
 Lista encadeada.
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25. Mapa de bits
Memória é dividia em unidades
de alocação;
Para cada unidade é associado
um bit no mapa;
Valor 0: livre, valor 1: ocupado.
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26. Mapa de bits 26

27. Mapa de bits
 Ponto crucial: definição do tamanho da
unidade de alocação.
 Unidade muito pequena: mapa de bits muito
grande;
 Unidade muito grande: mapa de bits menor,
porém uma quantia de memória poderá ser
desperdiçada na última unidade se o tamanho
do processo não for um múltiplo exato da
unidade de alocação.
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28. Lista encadeada
 Lista encadeada dos segmentos de memória
alocados e livres;
 Um segmento pode ser um processo ou uma
lacuna entre dois processos;
 Cada nó da lista é formado por uma entrada
especificando se é um P (processo) ou L
(lacuna), o endereço onde se inicia a
quantidade de unidades de alocação e um
ponteiro para a próxima entrada.
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29. Lista encadeada 29

30. Memória virtual
Estender a memória principal através
da memória secundária;
Dá a impressão ao usuário de uma
maior quantidade de memória
principal disponível;
Também chamado de memória de
swap.
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31. Memória virtual 31

32. Memória virtual 32

33. Dúvidas última aula
 Barramento de endereçamento 32 bits
 2^32 = 4GB (2^30 = GB; 2^2 = 4)
 Barramento de endereçamento 64 bits
 2^64 = 16EB (2^60 = EB; 2^4 = 16)
 O sistema operacional pode limitar a quantidade de memória
alocada
 Exemplo: Windows 7 (alocação máxima RAM)
 Starter: 2GB
 Home Basic: 8GB
 Home Premium: 16GB
 Professional: 192GB
 Enterprise: 192GB
 Ultimate: 192GB
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34. Dúvidas última aula
 Memória virtual do Windows
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35. Dúvidas última aula 35

36. Paginação
 Esquema de gerenciamento de memória em que o
espaço de endereçamento físico de um processo não é
contíguo;
 A paginação evita a fragmentação gerada pela
alocação dinâmica;
 Programas são capazes de gerar endereços virtuais;
 Conjunto de endereços virtuais formam o espaço de
endereçamento virtual.
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37. Paginação
 Os endereços virtuais não vão diretamente para o
barramento da memória;
 Passam antes por uma unidade chamada MMU
(Memory Management Unit – Unidade de
gerenciamento de memória);
 A MMU mapeia um endereço virtual para um endereço
lógico;
 O endereçamento virtual é dividido em unidades
chamadas de páginas.
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38. Paginação 38

39. Paginação 39